Антиоксидантные свойства овощей и фруктов

Овощи и фрукты являются богатым источником биологически активных веществ. Значительная часть этих соединений обладает антиоксидантными эффектами, основанными как на прямых механизмах (ингибирование химических реакций с участием кислорода и азота), так и на косвенных (связывание с прооксидантами) [1-3].
К антиоксидантам (АО) относятся соединения, способные активировать антиокислительные либо ингибировать проокислительные ферменты. К известным ингибиторам липооксигеназы принадлежат пирокатехиновый альдегид, 7,8-ди гидрокси-4-кумарин, изофлавоны сои [3, 4]. Следует также подчеркнуть, что АО растительного происхождения способны нейтрализовать активность свободных радикалов (СР).
Образование СР в организме происходит под действием некоторых видов химических веществ (ксенобиотиков), ионизрующего и ультрафиолетового излучения, ультразвука. Взаимодействие СР с клеточными макромолекулами (нуклеиновыми кислотами, белками, липидами, углеводами) приводит к различным дефектам: разрушению цепочек ДНК, точечным мутациям, хромосомным аберрациям и апоптозу. В условиях гомеостаза СР либо деградируют, либо включаются в дальнейшие биологические процессы, в ходе которых инактивируются. Избыточное количество СР кислорода, которые не были инактивированы, приводит к деструктивным изменениям в клетках и тканях. Изменения в ДНК могут способствовать распространению патологических клеток и индуцировать канцерогенез. Считается также, что действие СР может быть триггером развития тяжелых заболеваний, таких как атеросклероз, сахарный диабет, катаракта, болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Единственная известная полезная функция СР сводится к тому, что они используются иммунными клетками для уничтожения микроорганизмов [5-8].
Таким образом, овощи и фрукты – ценный источник АО: полифенолов (фенольных кислот, флавоноидов, антоцианов), витаминов А, С, то коферолов, каротиноидов, селена, хлорофиллина, глутатиона, индола, фитатов и тиоцианатов.
Оксидативный стресс
Состояние дисбаланса между воздействием активных форм кислорода и биологической способностью к их быстрой нейтрализации либо восстановлением повреждений, вызванных эффектами СР, известно как окисидативный стресс. Для всех форм жизни характерно наличие восстановительной среды в клетках, которая поддерживается благодаря активности соответствующих ферментов. Нарушение нормального состояния внутриклеточной среды может вызвать токсические эффекты за счет производства пероксидов и свободных радикалов, в результате чего происходит окислительное повреждение всех клеточных компонентов, в частности белков, липидов и ДНК.
Под термином «свободный радикал» следует понимать молекулу или атом, имеющий неспаренный электрон на внешней орбите. Такая особенность строения определяет высокую реактивность СР, а также его способность «атаковать» различные компоненты клетки. К активным формам кислорода при надлежат такие СР, как супероксид (O2 •-), гидропероксильный радикал (HO2 •OH•), гидроксильный радикал (OH•), синглетный кислород (1O2 ), озон (O3) и пероксид водорода (H2O2). Обладающий гидрофобными свойствами гироксильный радикал легко транспортируется через липиднобелковую мембрану и характеризуется наиболее высокой агрессивностью по отношению к компонентам клетки [9].
Активные формы кислорода появляются в клетке в процессе окислительно-восстановительных реакций в результате присоединения молекулой дополнительных электронов либо могут быть образованы при взаимодействии биотических и абиотических факторов. Под действием различных факторов окружающей среды (нарушение водно-солевого баланса; воздействие низких температур; тяжелых металлов, пестицидов, механическое повреждение, бактериальная инвазия) в тканях растений запускается так называемая оксидативная волна [9].
Изменения, индуцированные СР кислорода в молекулах белков, особенно ферментов, могут приводить к нарушению обменных процессов. Перекисное окисление липидов – еще одно опасное свойство СР – приводит к изменению функции биологических мембран: снижению гидрофобности, повышению проницаемости для атомов H+, деполяризации мембраны, ингибированию ее ферментных систем. Нуклеиновые кислоты обладают устойчивостью к воздействию большинства СР и могут быть «атакованы» только гидроксильным радикалом, который способен разрушать азотистые основания, рибозу, дезоксирибозу, а также разрывать фосфодиэфирные связи [9].
В тканях растительных организмов существует система защиты от воздействия СР. Ее формируют ферменты, которые принимают участие в нейтрализации активных форм кислорода (супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза), и АО (соединения аскорбиновой кислоты, терпеноидов, полифенолов).
Фермент супероксиддисмутаза присутствует в цитоплазме, митохондриях, хлоропластах, и необходим для преобразования супероксида в молекулу пероксида водорода (2O2 •- + 2H+ → H2O2 + O2). Пероксид водорода, в свою очередь, либо распадается в реакции, регулируемой каталазой (2H2O2 → 2H2O + O2), либо участвует в реакциях, регулируемых пероксидазой (H2O2 + AH2 → 2H2O + A). Ферментная триада супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы является основной системой защиты тканей от агрессивного действия активных форм кислорода [9].
Присутствующие в пище АО непосредственно взаимодействуют с активными формами кислорода или воздействуют на метаболиты окислительно-восстановительных реакций, препятствуя образованию СР кислорода. АО активны в гидрофильной (аскорбиновая кислота) и гидрофобной (токоферолы, каротиноиды) фазе. В зависимости от своей структуры фенольные соединения могут проявлять антиоксидантную активность как в гидрофобной, так и в гидрофильной фазе.
Исследования эффектов полифенолов позволили найти взаимосвязь между их структурой и способностью элиминировать отработанные СР. За счет наличия кольца В и большого количества OH-групп к полифенолам с наиболее выраженной активностью относят антоцианидины и флавоноиды. К активным АО этой группы принадлежат также фенилпропаноиды [10].
Антиоксиданты в продуктах питания: влияние на организм
Употребление в пищу богатых АО овощей и фруктов играет значительную роль в профилактике многих заболеваний. Эпидемиологические исследования выявили корреляцию между заболеваемостью ишемической болезнью сердца и потреблением продуктов, содержащих большое количество флавоноидов. Меньше всего флавоноидов в раци оне жителей Финляндии (в среднем 5 мг/сут), больше всего – населения Японии (в среднем 64 мг/сут). Было также показано, что кардиоваскулярная смертность среди жителей южных регионов Франции в 5 раз ниже по сравнению с таковой среди населения Великобритании. Это явление связывают с более высоким по треблением овощей и фруктов на юге Франции. Считается также, что эффекты флавоноидов значительно более выражены, чем у остальных АО, присутствующих в пище [11]. За счет способности ингибировать действие фосфодиэстеразы и циклооксигеназы флавоноиды могут более эффективно подавлять агрегацию тромобоцитов, чем аспирин, и рекомендуются к употреблению в целях профилактики атеросклероза. В рацион следует включать полифенолы растительного происхождения в виде сырых овощей или фруктов (5 порций по 80 г ежедневно) [12].
К витаминам с антиоксидантными свойствами относятся витамин С, β-каротин, витамин А (ретинол) и витамин E. Эти вещества обладают способностью нейтрализовать СР и перекисное окисление липидов. В ряде исследований было показано, что наиболее мощным защитным действием обладают (в порядке убывания силы эффекта) α-токоферол, аскорбиновая кислота, ретинол и β-токоферол. Витамин С также способен разрушать пероксиды липидов и способен поглощать СР, образующиеся как в пище во время ее приготовления, так и в ходе метаболических процессов в организме. Недостаточное потребление витаминов C и E увеличивает восприимчивость тканей организма к действию как экзогенных СР, так и образующихся в организме в условиях интенсификации окислительных процессов. Дефицит витамина Е обусловливает повышение агрегации тромбоцитов, а также снижение концентрации холестерина в сыворотке крови пациентов с гиперхолестерине мией. Кроме того, витамин Е играет важную роль в регуляции кровяного давления [13].
АО, попадающие в желудочно-кишечный тракт с пищей, взаимодействуют с соляной кислотой, ферментами, солями желчных кислот, кишечной микрофлорой и ее метаболитами. Все перечисленные агенты являются факторами активации АО. Биологическая активность АО обусловлена их биодоступностью, т. е. количеством вещества, которое поглощается организмом и включается в его метаболические процессы. Косвенный показатель биодоступности полифенольных соединений – повышение интенсивности антиоксидантных процессов в плазме крови после употребления соответствующих продуктов. Скорость и степень абсорбции полифенолов в кишечнике определяются их структурой [3, 14]. Небольшое количество полифенолов обнаруживается в моче, следовательно, часть активного вещества может не усваиваться и выводиться из организма через желчные пути либо метаболизироваться кишечной микрофлорой [3, 15].
Антиоксидантные свойства фруктов
Фрукты – источник множества соединений с антиоксидантными свойствами. Было установлено, что антиоксидантные компоненты фруктов могут обладать следующими свойствами:
• выступать в качестве восстановительного агента;
• блокировать СР;
• образовывать химические комплексы с металлами, катализирующими реакции окисления;
• подавлять активность окислительных ферментов, индуцированную активными формами кислорода.
Количество фенольных соединений, содержащихся во фруктах, зависит от степени зрелости плодов и условий хранения после сбора урожая [19-24]. Среди различных видов фруктов выраженными антиоксидантными свойствами и высокими концентрациями полифенолов характеризуются плоды аронии черноплодной и брусники. Яблоки, вишня, клубника, ежевика, бузина и шиповник содержат большое количество мономеров и олигомеров флавоноидов [25, 26].
Самым богатым источником полифенолов считаются плоды аронии черноплодной. Общая масса этих соединений в плодах варьирует в пределах 40-70 мг/г сухой массы. Более 50% полифенолов составляют антоцианы (цианидин-3-галактозид, цианидин-3-арабинозид, цианидин-3-гликозид и цианидин-3-ксилозид). Другая часть полифенолов аронии черноплодной представлена производными гидроксикоричной кислоты, главным образом хлорогеновой и нехлорогеновой кислотами. Они придают плодам аронии терпкий вкус [27] и обусловливают выраженную антиоксидантную активность. Результаты исследований продемонстрировали фармакологические свойства сока плодов аронии. Так, содержащиеся в нем антоцианы предотвращают образование СР, а хелатирующее действие способствует выведению из организма тяжелых металлов. Активные вещества плодов аронии укрепляют стенки сосудов, предотвращают развитие атеросклероза и заболеваний сердца, поддерживают нормальную функцию кардиоваскулярной системы и регулируют кровяное давление.
Важнейшими компонентами черники являются фенольные соединения, общее содержание которых в плодах составляет около 30 мг/г сухой массы. 70% фенольных соединений представлены антоцианами, 10% – производными гидроксикоричной кислоты [28]. К содержащимся в чернике антоцианам относятся мальвидин, дельфинидин, а к фенольным кислотам – п-кумаровая, гидроксикофейная и 3,4-диметоксиаммониевая [29]. Плоды черники применяются в качестве антидиарейного и противовоспалительного агента, также они способствует снижению проницаемости стенки сосудов. Содержащиеся в них каротиноиды (лютеин и зеаксантин) и антоцианы улучшают способность органа зрения адаптироваться к темноте.
Еще один важный источник биологически активных веществ – клюква с общим содержанием фенольных соединений 20 мг/г сухой массы. К ним относятся процианидин, антоцианы и флавоноиды (кверцетин, мирицетин и производные гидроксикоричной кислоты) [30]. Употребление клюквенного сока способствует профилактике инфекций мочевыводящих путей, язвенной болезни желудка и заболеваний пародонта. Содержащиеся в нем фенольные соединения снижают риск развития атеросклероза и способны ингибировать рост раковых клеток.
Плоды ежевики также характеризуются высоким содержанием фенольных соединений, общее содержание которых оценивается в 23 мг/г сухой массы. В дополнение к антоцианам и флавоноидам, присутствующим в мякоти плодов ежевики, в ее семенах выявлено большое количество эллаговой кислоты, эпикатехина и процианидина. Антиоксидантная активность компонентов семян ежевики в 2 раза выше по сравнению с таковой компонентов ее плодов [31]. Высокое содержание эллаговой кислоты обусловливает потогонное и отхаркивающее действие.
Концентрация фенольных соединений в плодах бузины (20 мг/г сухой массы) близка к соответствующему показателю для плодов аронии. Среди этих компонентов можно выделить гликозиды цианидина и пеларгонидина. В плодах бузины также содержатся, хотя и в меньшем количестве, гликозиды кверцетина и хлорогеновая кислота [32]. Антиоксидантную активность бузины можно оценить как очень высокую.
Шиповник содержит большое количество витамина C (около 40 мг/г сухой массы) и каротиноидов (около 730 мг/г сухой массы). Среди последних преобладают ликопин и бета-каротин. В плодах шиповника также в значительном количестве присутствуют витамин E и флавонолы (кверцетин и его гликозиды) [30].
Плоды красной смородины, напротив, характеризуются более низкими концентрациями таких АО, как витамин С и фенольные соединения, однако при этом в них было выявлено большое количество трансресвератрола [30].
Богатым источником витамина С и фенольных соединений служит земляника. Так, содержание указанных компонентов в этих ягодах составляет 35-104 мг/100 г и 20 мг/г сухой массы соответственно. Наибольшая доля фенольных соединений представлена антоцианами, эллаговой кислотой и их производными. Из антоцианов в мякоти преобладает пелагронидин-3-гликозид, в семенах – цианидин-3-гликозид [34].
Малина богата аскорбиновой кислотой и антоцианами [31]. Среди полифенолов преобладает эллаговая кислота (более 50% от общего количества). Благодаря этому плоды малины проявляют антибактериальное, противовирусное, седативное, обезболивающее и гипотензивное действие.
Общее содержание фенольных соединений в плодах винограда зависит от вида виноградной лозы и сравнимо с таковым в клубнике и сливах. Красные сорта винограда содержат больше фенольных соединений, чем белые [35]. Фенольные соединения, среди которых превалируют антоцианы, производные гидроксикоричной кислоты, флавонолы и стильбеноиды, содержатся преимущественно в кожице и косточках винограда. Среди выделенных из косточек полифенолов преобладают галловая кислота, эпикатехин и катехин; в кожице присутствуют эллаговая кислота, мирицетин, кверцетин, кемпферол и трансресвератрол [36]. Последний воздействует на метаболизм липидов, подавляет окисление липопротеинов и агрегацию тромбоцитов, ингибирует активность ферментов липоксигеназы и циклооксигеназы. Трансресвератрол также оказывает влияние на процессы формирования комплексов металлов, катализирующих реакции окисления, ингибирует рост и метастазирование злокачественных новообразо ваний [37]. Авторы исследований, посвященных активности ресвератрола, указывают на необходимость дальнейшего изучения механизма его противоопухолевого действия. Экспериментально подтверж дено защитное влияние ресвератрола винограда при ишемии миокарда [38]. Существуют также исследования, в которых было продемонстрировано благоприятное воздействие ресвератрола на патофизиологические механизмы развития болезни Альцгеймера (предотвращение повреждения нейронов, снижение отложения амилоида) [39, 40]. Среди продуктов переработки винограда высокой антиоксидантной активно стью характеризуется красное вино. Было показано, что по данному показателю красное вино в 6 и 17 раз превышает вино из розовых и белых сортов винограда соответственно. Кроме того, АО, содержащиеся в красных винах, в 10 и 40 раз более эффективно связывают СР оксида азота по сравнению с АО розового и белого вина соответственно [42].
L. Simin и соавт. в 5-летнем проспективном исследовании с участием женщин без задокументированной ишемической болезни сердца выявили, что высокое потребление овощей и фруктов ассоциировалось со снижением частоты кардиоваскулярной патологии, особенно инфаркта миокарда. Эти данные указывают на целесообразность повышения потребления овощей и фруктов в общей популяции с целью профилактики сердечно-сосудистых заболеваний [43].
Антиоксидантные свойства овощей
Овощи характеризуются менее выраженной антиоксидантной активностью по сравнению с фруктами. Среди овощей, обладающих способностью связывать СР, выделяют чеснок, капусту, шпинат, брюссельскую капусту, брокколи и свеклу [44]. Овощи являются богатым источником гликозидов кверцетина и кемпферола. Высокое содержание кверцетина характерно для красного лука (117,4-1917 мг/кг) и лука-шалота (53,4-1187 мг/к г). Сильная антиоксидантная активность чеснока обусловлена такими его компонентами, как диаллилдисульфид, аллицин и S-аллил-цистеин [7].
Особого внимания заслуживает ликопин, содержащийся в томатах и продуктах их переработки. Мощные антиоксидантные свойства ликопина обусловлены наличием в его молекуле 11 сопряженных двойных связей. Повышенное потребление ликопина ассоциировано со снижением концентрации липопротеинов низкой плотности и уменьшением риска кардиоваскулярной патологии. Было также установлено, что ликопин может обладать противоопухолевыми свойствами. Так, у мужчин, потребляющих томатные продукты более 10 раз в неделю, было отмечено снижение риска развития рака предстательной железы. Повышенное потребление томатов так же снижало риск рака шейки матки у женщин. Биодоступность ликопина в продуктах переработки томатов выше, чем в свежих овощах. Приблизительное содержание ликопина в свежих томатах составляет 30 мг/кг, в томатном соке – 80 мг/кг, в кетчупе – около 130 мг/кг, а в то матном концент рате превышает 300 мг/кг. Средиземноморская диета способствует повышению биодоступности ликопина, поскольку включает большое количество томатов с оливковым маслом, которое повышает абсорбцию ликопина в кишечнике.
Выводы
Содержащиеся в овощах и фруктах АО обладают положительным влиянием на здоровье человека. Увеличение ежедневного потребления этих продуктов играет важную роль в профилактике и лечении многих заболеваний, что следует учитывать врачам при формировании диетических рекомендаций. Вопрос целесообразности использования диетических добавок в профилактике различных заболеваний, в частности кардиоваскулярной патологии, остается открытым и требует дополнительных исследований. По-видимому, перспективным направлением является разработка стратегий повышения биодоступности АО. У здоровых лиц нет необходимости в использовании диетических добавок, достаточно сформировать сбалансированный рацион из овощей и фруктов, содержащий нужные компоненты в нужном количестве. АО растительного происхождения применимы в качестве дополнительного усиления естественной защиты организма. Их использование позволяет улучшить качество жизни и снизить риск развития патологии.
Список литературы находится в редакции.
ИНФОРМАЦИЯ
Источник: Wawrzyniak A. et al. Wlasciwosci antyoksydacyjne owocow i warzyw. Borgis. Medycyna Rodzinna 1/2011, s. 19-23.
Перевод: Игорь Кравченко
СТАТТІ ЗА ТЕМОЮ Алергія та імунологія
Бронхіальна астма (БА) й алергічний риніт (АР) – розповсюджені захворювання, які мають соціально-економічні наслідки, а також спричиняють інвалідизацію населення, тому потребують подальшого вивчення, розробки і впровадження ефективніших методів діагностики та лікування. В березні відбулася науково-практична конференція «Академія сімейного лікаря. ...
Біластин – сучасний неседативний антигістамінний препарат, показаний для лікування симптомів алергічних захворювань, зокрема ринокон’юнктивіту та кропив’янки, в дорослих і дітей. У цьому огляді надано відповіді на запитання щодо фармакологічних властивостей і переваг біластину, взаємодій з іншими ліками та харчовими продуктами, а також його застосування в особливих пацієнтів....
Актуальним питанням сьогодення є часті і тривалі гострі респіраторні інфекції (ГРІ), особливо у дітей, що призводить як до необґрунтованого призначення антибіотиків, так і поліпрагмазії. Другою важливою патологією людства, що потребує уваги лікарів та суспільства в цілому, є алергічні захворювання. Зокрема, алергічний риніт та бронхіальна астма. Загальновідомо, що існує взаємозв’язок між цими станами, а саме, що інфекція є тригерним фактором загострення і подальшого прогресування алергічних захворювань, а також може безпосередньо виступати фактором формування алергії. ...
Сучасний погляд на алергічні захворювання як на системну патологію потребує застосування ефективних та безпечних засобів для лікування та профілактики, що дозволяють впливати на основні механізми розвитку алергічного запалення – т. зв. алергічний каскад. Останнім часом з’являється все більше даних, що таким засобом є дезлоратадин – антигістамінний препарат ІІ покоління, який, крім блокади Н1-гістамінових рецепторів, має потужну протиалергічну та протизапальну дію....